Биосинтез в нервной ткани
Образование гамма-аминомасляной кислоты происходит непосредственно в нейронах. Непосредственным и единственным предшественником медиатора является глутаминовая кислота (глутамат).
Процесс представляет собой реакцию декарбоксилирования (отщепления молекулы $CO_2$ от аминокислоты). Катализирует эту реакцию специфический фермент — глутаматдекарбоксилаза (ГДК). Для полноценной работы этого фермента абсолютно необходим кофермент пиридоксальфосфат (ПАЛФ), который является активной формой витамина $B_6$. Любой дефицит витамина $B_6$ неминуемо сказывается на скорости выработки тормозного медиатора, что ведет к преобладанию процессов возбуждения в нервной системе.
Инактивация и ГАМК-шунт
После того как медиатор выполнил свою физиологическую функцию, он должен быть инактивирован. Этот процесс в биохимии получил название ГАМК-шунт. Он протекает в два последовательных этапа, обеспечивая не только утилизацию молекулы, но и возврат её углеродного скелета в энергетический обмен клетки.
- Трансаминирование. Молекула взаимодействует с $\alpha$-кетоглутаратом ($\alpha$-КГ). Аминогруппа переносится на кетокислоту, в результате чего образуются янтарный полуальдегид и новая молекула глутамата. Реакцию ведет фермент ГАМК-трансаминаза, который, как и фермент синтеза, строго зависим от кофермента ПАЛФ ($B_6$).
- Окисление. Янтарный полуальдегид подвергается окислению при участии фермента дегидрогеназы янтарного полуальдегида. В итоге образуется сукцинат (янтарная кислота), который напрямую включается в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) для дальнейшей выработки энергии.
Клиническое применение и проблема ГЭБ
В медицинской практике препараты на основе ГАМК (например, Аминалон или Гаммалон) относятся к группе ноотропов. Они назначаются при патологиях, сопровождающихся резким, неконтролируемым возбуждением коры головного мозга — при эпилепсии, черепно-мозговых травмах и инсультах, когда нарушен хрупкий баланс между торможением и возбуждением.
Положительный эффект препаратов заключается в следующем:
- Улучшение общего метаболизма мозговой ткани.
- Повышение утилизации глюкозы нервными клетками.
- Усиление дыхательной активности нейронов (мощный антигипоксический эффект).
Важный фармакокинетический нюанс: сама по себе молекула ГАМК крайне плохо преодолевает гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Поэтому клинический эффект экзогенной (введенной извне) кислоты чаще всего объясняют косвенным улучшением мозгового кровообращения и периферического метаболизма. Для прямого воздействия на рецепторы ЦНС фармакологи синтезировали специальные производные, которые легко проникают через ГЭБ — такие как фенибут или пикамилон.
Витамин B6 — «ключ» к торможению: он нужен как для создания ГАМК (ГДК), так и для её распада (трансаминаза).
Вопросы с занятий и экзамена
Из какого вещества синтезируется ГАМК?
Единственным предшественником является аминокислота глутамат (глутаминовая кислота).
Какой кофермент участвует в обмене ГАМК?
Пиридоксальфосфат (активная форма витамина B6). Он выступает коферментом как для глутаматдекарбоксилазы, так и для ГАМК-трансаминазы.
Каким образом ГАМК-шунт связан с энергетическим обменом?
В процессе инактивации ГАМК образуется янтарный полуальдегид, который окисляется до сукцината. Сукцинат является субстратом цикла трикарбоновых кислот (ЦТК), где сгорает с выделением энергии.
Почему при лечении инсультов часто назначают не саму ГАМК, а её производные?
Чистая кислота имеет очень низкую проницаемость через гематоэнцефалический барьер. Производные (например, фенибут) легко проходят ГЭБ и оказывают прямое ноотропное действие.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм реакции декарбоксилирования глутамата
- Специфичность фермента глутаматдекарбоксилазы (ГДК)
- Роль сукцината в цикле трикарбоновых кислот
- Особенности строения гематоэнцефалического барьера
- Механизм действия ноотропных препаратов при гипоксии
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Гамма-аминомасляная кислота» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Обмен аминокислот»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.